Máquinas de corriente directa

Las máquinas de corriente continua fueron las primeras que se construyeron. Actualmente tienden a utilizarse poco como generador, puesto que se sustituye por las de corriente alterna. Como motor tiene grandes inconvenientes: son mas caros, tienen problemas de mantenimiento, técnicos… Éstos se utilizan en siderurgia, en tracción eléctrica de trayectos cortos…

Las máquinas de corriente continua son reversibles, es decir, la misma máquina puede trabajar como generador o como motor:

Introducción

La corriente continua presenta grandes ventajas, entre las cuales está su capacidad para ser almacenada de una forma relativamente sencilla. Ésto, junto a una serie de características peculiares de los motores de corriente continua, y de aplicaciones de procesos electrolíticos, tracción eléctrica, entre otros, hacen que existen diversas instalaciones que trabajan basándose en la corriente continua.

Los generadores de corriente continua son las mismas máquinas que transforman la energía mecánica en eléctrica. No existe diferencia real entre un generador y un motor, a excepción del sentido de flujo de potencia. Los generadores se clasifican de acuerdo con la forma en que se provee el flujo de campo, y éstos son de excitación independiente, derivación, serie, excitación compuesta acumulativa y compuesta diferencial, y además difieren de sus características terminales (voltaje, corriente) y por lo tanto en el tipo de utilización.

Generalidades

Las máquinas de corriente continua son generadores que convierten energía mecánica en energía eléctrica de corriente continua, y motores que convierten energía eléctrica de corriente continua en energía mecánica.

La mayoría las máquinas de corriente continua son semejantes a las máquinas de corriente alterna ya que en su interior tienen corrientes y voltajes de corriente alterna. Las máquinas de corriente continua tienen corriente continua sólo en su circuito exterior debido a la existencia de un mecanismo que convierte los voltajes internos de corriente alterna en voltajes corriente continua en los terminales.

Este mecanismo se llama colector, y por ello las máquinas de corriente continua se conocen también como máquinas con colector

Partes básicas de una máquina de corriente continua

Figura 1: Partes de una maquina dc.

• Estator: Parte fija formada por polos salientes y culata.

• Inductor: Devanado formado por bobinas situadas alrededor del núcleo de los polos principales. que al ser recorridos por la corriente de excitación crea el campo magnético inductor .

• Rotor: Parte móvil que gira alrededor del eje.

• Entrehierro: Distancia entre los polos principales y el rotor.

• Inducido: Devanado situado en las ranuras del rotor y que por la influencia del campo eléctrico, es objeto de fuerzas electromotrices inducidas y de fuerzas mecánicas.

• Zonas neutras: Puntos del inducido en los que el campo es nulo.

• Colector: Cilindro formado por delgas de cobre endurecido separadas por aislante, conectadas al inducido y giran conjuntamente con él.

• Escobillas: Piezas conductoras metalografíticas resistentes al rozamiento que estando fijas frotan con el colector móvil conectando el inducido con el exterior, al tiempo que provoca la conmutación para que trabaje con corriente continua.

• Polos auxiliares: Polos salientes situados entre los polos principales. cuyo arrollamiento está conectado en serie con el inducido de forma que al crear un campo contrario al de reacción del inducido evita sus problemas y provoca una buena conmutación sin chispas.

Funcionamiento

Una maquina de corriente continua es una maquina reversible es decir funciona como generador y como motor dependiendo de que configuración se necesite.

FUNCIONAMIENTO COMO GENERADOR.

Si una armadura gira entre dos polos de campo fijos, la corriente en la armadura se mueve en una dirección durante la mitad de cada revolución, y en la otra dirección durante la otra mitad. Para producir un flujo constante de corriente en una dirección, o continua, en un aparato determinado, es necesario disponer de un medio para invertir el flujo de corriente fuera del generador una vez durante cada revolución. En las máquinas antiguas esta inversión se llevaba a cabo mediante un conmutador, un anillo de metal partido montado sobre el eje de una armadura.

Las dos mitades del anillo se aislaban entre sí y servían como bornes de la bobina. Las escobillas fijas de metal o de carbón se mantenían en contra del conmutador, que al girar conectaba eléctricamente la bobina a los cables externos.

Cuando la armadura giraba, cada escobilla estaba en contacto de forma alternativa con las mitades del conmutador, cambiando la posición en el momento en el que la corriente invertía su dirección dentro de la bobina de la armadura. Así se producía un flujo de corriente de una dirección en el circuito exterior al que el generador estaba conectado.